一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统的制作方法_2

文档序号:9928887阅读:来源:国知局
第二压力指示器P-102、第二温度指示器T-102、气体循环栗111入口。
[0038]所述液体输送管路用于将水箱113的水输送至反应釜115内;该液体输送管路具体由以下部件依次连接构成:水箱113、第七截止阀V-201、柱塞栗112、第五调节阀CV-204、第八截止阀V-205、反应釜液相入口 c;
[0039]进一步地,为了加大液体与气体的反应面积,本发明还在反应釜的顶部设置了喷淋装置,通过旁路喷淋循环回路来加快天然水合物的合成;所述旁路喷淋循环回路具体由以下部件依次连接构成:反应釜液相入口 c、第九截止阀V-212、第六调节阀CV-206、第六温度指示器T-201、第十六压力指示器P-201、液体循环栗114、第七调节阀CV-208、第七温度指示器T-202、第十七压力指示器P-202、第二液体流量计F-202、第八调节阀CV-209、第十截止阀V-211、反应釜115上部的喷淋器1151。
[0040]优选地,为了保证所述液体循环栗114的安全正常运行,本发明还为液体循环栗114设计了一路保护循环回路,该保护循环回路具体由以下部件依次连接构成:液体循环栗114出口、第七调节阀CV-208、第七温度指示器T-202、第十七压力指示器P-202、第一液体流量计F-201、第九调节阀CV-207、第六温度指示器T-201、第十六压力指示器P-201、液体循环栗114入口。
[0041]所述稳压管路用于使反应釜内部的压力处于恒定或者处于所需的压力条件下;该稳压管路包括液相管路和气相管路2部分;其中液相管路由以下部件依次连接构成:水箱113、第七截止阀V-201、柱塞栗112、第十八压力指示器P-203、第^^一截止阀V-202、稳压缓冲罐117底部的液相入口 d、液相出口 h、第二排水阀V-203;所述气相管路由以下部件依次连接构成:气瓶118、第六压力指示器P-106、第一截止阀V-101、第一调节阀CV-102、第三截止阀V-103、稳压缓冲罐117上部的气相入口 f、稳压缓冲罐117的气相出口 g、第六截止阀V-
106、第三调节阀CV-108、第二气体流量计F-102、第六截止阀V-110、反应釜115底部的气体入口 a;该稳压管路的液相管路用于给稳压缓冲罐内注入液体,气相管路用于给稳压缓冲罐内注入气体,然后当液体液位逐渐升高,同时随着罐内气体的增加,罐体的气体在液位逐渐上升的趋势下,其内部的压力逐渐增大;当反应釜内部的压力不足时,就可以通过稳压缓冲罐气相出口 g为反应釜提供一定的气体;或者通过柱塞栗112从水箱113向稳压缓冲罐内栗入水,以增加稳压缓冲罐117和反应釜115的压力;当反应釜内的压力充足时,就可以通过第二排水阀V-203将稳压缓冲罐内部的水排出,从而降低罐内的压力;或者通过真空栗116来减小稳压缓冲罐内的压力。
[0042]本发明还在所述稳压缓冲罐117上设置有第三温度指示器T-103、第二安全阀V-
107、第三压力指示器P-103、第一液位指示器L-101。
[0043]进一步地,本发明在所述稳压缓冲罐117上设置有稳压缓冲罐制冷机组120,该制冷机组120两端分别与稳压缓冲罐117的外围连接用于为其制冷;在该制冷机组120和稳压缓冲罐117之间管道上分别设置有第二十二截止阀V-403、第二十三截止阀V-404。
[0044]进一步的,在所述稳压缓冲罐117上还连接有真空栗116,在真空栗116与稳压缓冲罐117之间的管路上设置有第七压力指示器P-301、第十八截止阀V-301。
[0045]进一步地,在所述反应釜115内安装有搅拌器119,该搅拌器119的搅拌粉碎桨采用推进桨叶形式,其目的是用于增大气体与液体的接触面积,从而加速天然气水合物的合成,且在桨叶下方安装有破碎牙锥,用以在天然气水合物多尺度破碎过程中将天然气水合物破碎成浆体保真转移时所需粒径的天然气水合物固体块状物。
[0046]进一步地,在反应釜115内的底部设置有鼓泡器122,该鼓泡器122用于增大气体与液体的接触面积,从而加速天然气水合物的合成。
[0047]基于以上,本发明在制备合成天然气水合物时,不仅仅通过气体从反应釜的底部通入来与其内部的液体进行反应来合成天然气水合物,而且为了加快合成天然气水合物的效率,本发明通过搅拌、鼓泡、以及喷淋的方式来增大气体与液体的接触面积,从而加速天然气水合物的合成。
[0048]进一步地,在反应釜115上还设置有第二液位指示器L-102、电阻率指示器C-101、第五温度指示器T-105、第五压力指示器P-105来测量反应釜的实时状态。
[0049]进一步地,在反应釜115的混合相出口 i处设有滤网1152,该滤网1152用于过滤未达到天然气水合物保真运移及管输需求粒径的天然气水合物固体块状物,并进行二次破碎,直到达到满足天然气水合物保真运移及管输所需粒径大小为止,并且达到防止堵塞管路的目的。
[0050]进一步地,在反应釜115上设置有反应釜制冷机组123,该反应釜制冷机组123的两端分别与反应釜115的外围连接,在该反应釜制冷机组123与反应釜115之间的管道上分别设置有第二十四截止阀V-401、第二十五截止阀V-402。
[0051]进一步的,在反应爸液相入口c的连接管路上设置有第一排水阀V-210;在反应爸气相出口 b的连接管路上设置有排空阀V-111。
[0052]所述天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块包括水箱113、反应釜115、稳压缓冲罐117、滤网1152、及多个截止阀、调节阀、流量计(气、液、固多相)、温度指示器、压力指示器;其中,保真运移管路通过滤网1152、柱塞栗112分别与反应釜115、稳压缓冲罐117连接;反应釜破碎搅拌后的天然气水合物混合相经保真运移管路与来自水箱的水进一步混合后通过循环栗121(采用多台单螺杆栗并联)与天然气水合物管输特性试验平台连接;特别地,反应釜中的水合物粉碎搅拌桨选择推进桨叶形式,并在桨叶下方安装破碎牙锥。
[0053]具体地,所述天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块包括天然气水合物混合相保真运移管路和水路两部分;其中,所述天然气水合物混合相保真运移管路由以下部件依次连接构成:滤网1152、反应釜混合相出口 1、第十九截止阀V-503、第四液体流量计F-501、循环栗121的入口;所述水路由以下部件依次连接构成:水箱113、第七截止阀V-201、柱塞栗112、第五调节阀CV-204、第十二截止阀V-502、循环栗121的入口。该两部分通过循环栗121进一步混合后与天然气水合物浆体管输特性实验模块连接。
[0054]优选地,该天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块还包括一路压力平衡检测管路,该管路用于保证在天然气水合物混合相与水在混合之前,天然气水合物混合相保真运移管路和水路内管道的压力是一致的。具体地,该压力平衡检测管路由稳压缓冲罐117的出口 e与天然气水合物混合相保真运移管路和水路的交叉连接点连通构成,在该连通的管路上设置有第十三截止阀V-501。在天然气水合物混合相与水进一步混合之前,首先打开第i^一截止阀V-202与第十三截止阀V-501,使天然气水合物混合相保真运移管路和水路的压力保持一致,然后关闭第十一截止阀V-202与第十三截止阀V-501;再进行天然气水合物混合相与水的进一步混合。
[0055]所述天然气水合物浆体管输特性实验模块包括循环栗121(采用多台单螺杆栗并联)、垂直管输回路、水平管输回路、在线粒度测量仪、管道加热器、高压透明可视管及多个截止阀、调节阀、温度指示器、压力指示器;所述天然气水合物浆体管输回路通过循环栗121(采用多个单螺杆栗)与保真转移管路连接,所述垂直管段顶部设有排空阀V-604及第一安全阀V-605,其底部设有三相分离器,所述水平管段连有调压器124;特别地,所述垂直管输回路及水平管输回路均设有在线力度检测仪、管道加热器、高压透明可视管,并在管输回路的不同部位设有温度指示器、压力指示器及流量计。
[0056]具体地,所述垂直管输回路由以下部件依次连接构成:第十四截止阀V-603、第八温度指示器T-601、第八压力指示器P-601、第九温度指示器T-602、第九压力指示器P-602、排空阀V-604、第一安全阀V-605、第十调节阀CV-606第十调节阀CV-606、第十压力指示器P-603、第十温度指示器T-603、第十一压力指示器P-604、第十一温度指示器T-604、第十五截止阀V-607、第五液体流量计F-602、第三液体流量计F-601、第^^一调节阀CV-602。
[0057]所述水平管输回路由以下部件依次连接构成:第十一调节阀CV-602、第十六截止阀V-608、第十二调节阀CV-609、第十二压力指示器P-605、第十二温度指示器T-605、第十三压力指示器P-606、第十三温度指示器T-606、第十四温度指示器T-607、第十四压力指示器P-607、第十五温度指示器T-608、第十五压力指示器P-608、第六液体流量计F-603、第十七截止阀V-610、第三液体流量计F-601。
[0058]优选地,该天然气水合物浆体管输特性实验模块还包括一路用于保护垂直管输回路和水平管输回路的保护管路,该管路由以下部件依次连接构成:
[0059]循环栗121出口、第十九压力指示器P-609、第十三调节阀CV-601、第十一调节阀CV-602、第三液体流量计F-601、调压器124、循环栗121入口。
[0060]进一步地,在所述水平管输回路与垂直管输回路的交叉点上还连接有三相分离器,在所述三相分离器与所述交叉点的连接管路上设置有第二十一截止阀V-611。
[0061]数据采集与监测及安全控制模块包括环境模拟控制单元、压力控制单元、流量计量单元、破碎参数控制单元,用于控制、监测实验过程中的压力、温度、破碎扭矩、破碎深度、推进压力、转速等,在线计量天然气水合物实验过程中流体流量(气体、液体、天然气水合物固体混合物),在线监测天然气水合物粒径大小的在线粒度测量仪,模拟天然气水合物开采后举升过程中海水温度梯度变化的管道加热器和用于控制实验回路压力恒定的稳压缓冲罐及调
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